專利名稱：汽車的動(dòng)力總成系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車的動(dòng)力總成系統(tǒng)(Ant r i ebs s t r ang )。
背景技術(shù)：
已知內(nèi)燃機(jī)通過壓縮機(jī)進(jìn)氣。換言之，內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣側(cè)通過空氣系 統(tǒng)中的壓縮機(jī)進(jìn)行增壓進(jìn)氣，能特別提高內(nèi)燃機(jī)的功率。此外，還已 知，在內(nèi)燃機(jī)空氣系統(tǒng)中，設(shè)置一個(gè)二次進(jìn)氣泵，以在催化器的上游 于內(nèi)燃機(jī)排氣側(cè)送入二次空氣。這使廢氣中的氧含量升高，從而通過 后燃使得催化器加速升溫。也有人建議可以取消二次進(jìn)氣泵，使用壓 縮機(jī)替代其功能。然而，除了節(jié)氣門以外，在內(nèi)燃機(jī)空氣系統(tǒng)中還需 要其它的閥門，并且需要較昂貴的調(diào)節(jié)操作。于是必須防止在壓縮機(jī) 用作二次進(jìn)氣泵時(shí)產(chǎn)生一不想要的一額外的增壓以及由此導(dǎo)致的內(nèi)燃 才幾剩余力矩(trberschussmoment )。這種裝置在相關(guān)的DE 198 41 330 中有描述。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，在具有一個(gè)通過一個(gè)壓縮機(jī)增壓的內(nèi)燃機(jī)的 動(dòng)力總成系統(tǒng)中，能夠在對(duì)空氣系統(tǒng)做盡可能小的修改的情況下取消 二次進(jìn)氣泵。此目的通過下述1和9的特征解決。下述2-8及10涉及本發(fā)明的 優(yōu)選的方案和改進(jìn)方案。1.汽車的動(dòng)力總成系統(tǒng)，具有一個(gè)通過一個(gè)壓縮機(jī)進(jìn)氣的內(nèi)燃 機(jī)，以對(duì)動(dòng)力總成系統(tǒng)提供預(yù)定力矩，其中，內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣側(cè)經(jīng)空氣管 與壓縮機(jī)連接，并且其中，空氣管有一個(gè)支管，用于二次空氣管，用 于在催化器上游的內(nèi)燃機(jī)排氣側(cè)送入二次空氣，其中，所述空氣管沒有岡裝置；動(dòng)力總成系統(tǒng)包括至少一個(gè)可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電機(jī)；并且，還設(shè)有一個(gè)控制單元，其構(gòu)造成為使得壓縮機(jī)作為二次進(jìn)氣泵運(yùn)行時(shí)內(nèi)燃機(jī)的剩余力矩通過電機(jī)的發(fā)電機(jī)運(yùn)行(Generatorbetrieb) 而平衡掉，所述內(nèi)燃機(jī)的剩余力矩源于所述送入二次空氣而產(chǎn)生的增壓壓力。2. 如上述l的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述壓縮機(jī)為氣體壓縮機(jī)。
3. 如上述1的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述壓縮機(jī)為廢氣渦輪增壓器。
4. 如前述l-3之一的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述二次空氣管至少部 分設(shè)置為軟管連接。
5. 如前述l-4之一的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述二次空氣管具有一個(gè)閥。
6. 如上述1-5之一的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述閥和/或二次空氣 閥可通過一個(gè)電動(dòng)控制閥氣動(dòng)觸發(fā)。
7. 如上述1-5之一的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述閥和/或二次空氣 閥可電動(dòng)觸發(fā)。
8. 如前述l-7之一的動(dòng)力總成系統(tǒng)，該動(dòng)力總成系統(tǒng)構(gòu)成單軸并 聯(lián)式混合動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中， 一個(gè)內(nèi)燃機(jī)和一個(gè)電機(jī)布置在一個(gè)共 同的軸上。
9. 在包括一個(gè)通過一個(gè)壓縮機(jī)進(jìn)氣的內(nèi)燃機(jī)和至少一個(gè)可作為 發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電機(jī)的混合動(dòng)力汽車中送入二次空氣的方法，其中至少 內(nèi)燃機(jī)能對(duì)至少一個(gè)汽車車輪提供的預(yù)定力矩，其中內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣側(cè)經(jīng) 由無(wú)閥的空氣管連接到壓縮機(jī)，該空氣管具有一個(gè)用于二次空氣管的
支管，用于在催化器上游的內(nèi)燃機(jī)排氣側(cè)送入二次空氣，并且其中壓 縮機(jī)作為二次進(jìn)氣泵運(yùn)行時(shí)內(nèi)燃機(jī)的剩余力矩通過電機(jī)的發(fā)電機(jī)運(yùn)行
而平衡掉，所述內(nèi)燃機(jī)的剩余力矩源于所述送入二次空氣而產(chǎn)生的增 壓壓力。
10. 如上述9的方法，其中該方法至少可在催化器溫度低于一個(gè) 極限溫度時(shí)實(shí)施。
根據(jù)本發(fā)明，汽車的動(dòng)力總成系統(tǒng)包括一個(gè)通過一個(gè)壓縮機(jī)進(jìn)氣
增壓的內(nèi)燃機(jī)，以使動(dòng)力總成系統(tǒng)產(chǎn)生預(yù)定的力矩，該動(dòng)力總成系統(tǒng)
的進(jìn)氣側(cè)經(jīng)一個(gè)無(wú)閥門的空氣管與壓縮機(jī)連接；該動(dòng)力總成系統(tǒng)包括 至少一個(gè)可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電機(jī)；并且，還設(shè)置有一個(gè)控制單元，
其構(gòu)造成為使得壓縮機(jī)作為二次進(jìn)氣泵運(yùn)行時(shí)內(nèi)燃機(jī)的剩余力矩通過 電機(jī)的發(fā)電機(jī)運(yùn)行而平衡掉，所述剩余力矩源于在催化器上游的內(nèi)燃 機(jī)排氣側(cè)送入二次空氣而產(chǎn)生的增壓壓力。本發(fā)明基于的構(gòu)思是在汽車中，其動(dòng)力總成系統(tǒng)包括一個(gè)用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)，當(dāng)壓縮機(jī)也用 作二次進(jìn)氣泵時(shí)，則在有相關(guān)昂貴調(diào)控裝置的內(nèi)燃機(jī)空氣系統(tǒng)中，不 必使用額外的閥門。更確切地說(shuō)，可以"容忍"由壓縮機(jī)作為二次進(jìn)
氣泵運(yùn)行而產(chǎn)生的剩余力矩，即較之汽車駕駛者一例如通過加速踏 板一實(shí)際確定的力矩，內(nèi)燃機(jī)以更高的力矩驅(qū)動(dòng)。然而，汽車駕駛者 并未覺察到這一點(diǎn)，因?yàn)樵趧?dòng)力總成系統(tǒng)中，至少一個(gè)可作為發(fā)電機(jī) 運(yùn)行的電機(jī)同時(shí)恰好以如下負(fù)荷作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行所述負(fù)荷恰好平衡 或者補(bǔ)償剩余力矩。雖然內(nèi)燃機(jī)也以較汽車駕駛者所提供的更高的力 矩運(yùn)行，但是，動(dòng)力總成系統(tǒng)只供給由汽車駕駛者提供的力矩。剩余 力矩被作為發(fā)電機(jī)工作的電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能。
由此只需要對(duì)內(nèi)燃機(jī)空氣系統(tǒng)做微小修改，即在空氣系統(tǒng)中，于 壓縮機(jī)之后設(shè)置一個(gè)出口 ，出口具有用于連接至二次空氣系統(tǒng)的接口 。 此外，還要修改相應(yīng)控制單元的軟件。由此才能取消二次進(jìn)氣泵并削 減相應(yīng)成本。尤其是，無(wú)需在內(nèi)燃機(jī)空氣系統(tǒng)的進(jìn)氣側(cè)采取其它措施，
如額外的閥或類似裝置。從而可以，例如在汽車初始起動(dòng)時(shí)-此時(shí)
因催化器是冷的而需要送入二次空氣——能設(shè)置電動(dòng)起動(dòng)過程，其中 電池放電并由此通過作為發(fā)電機(jī)的電機(jī)的運(yùn)行可再次充電。
此動(dòng)力總成系統(tǒng)優(yōu)選用于混合動(dòng)力汽車，因?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車大都 已經(jīng)具有相應(yīng)尺寸的電機(jī)，如曲軸起動(dòng)發(fā)電機(jī) (Kurbelwellen-Starter-Generator),和相應(yīng)的高效電池，用于存儲(chǔ) 這種電機(jī)作為發(fā)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電能。
在本發(fā)明第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，壓縮機(jī)設(shè)置為空氣壓縮機(jī)。這 種壓縮機(jī)，無(wú)論是通過皮帶傳動(dòng)而由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，還是通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 都可有效地為內(nèi)燃機(jī)提供進(jìn)氣。
在本發(fā)明第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，壓縮機(jī)設(shè)置為廢氣渦輪增壓器。 內(nèi)燃機(jī)的廢氣能量使渦輪旋轉(zhuǎn)從而驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，使能源利用優(yōu)良。
優(yōu)選地，二次空氣管至少部分段采用軟管連接設(shè)計(jì)。由于本發(fā)明 中無(wú)需在二次空氣管中使用額外的閥，從而可簡(jiǎn)單地并且以與已有的 結(jié)構(gòu)空間良好適應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)。
有利地，二次空氣管有一個(gè)閥。這使得在需要將二次空氣送入內(nèi) 燃機(jī)排氣側(cè)時(shí)，可簡(jiǎn)單地打開二次空氣管。此外，這安全地防止內(nèi)燃機(jī)排氣側(cè)氣體返回空氣系統(tǒng)(防止返回)。
所述閥和/或任選有的二次空氣閥可由一個(gè)電動(dòng)控制閥氣動(dòng)觸發(fā)。
這種氣動(dòng)控制閥很常用，并且可由控制單元中的單一電動(dòng)控制閥控制。 或者，所述閥和/或二次空氣閥為電動(dòng)控制閥。為連接到一個(gè)控制
單元，需要相應(yīng)的電線，由此，與氣動(dòng)控制閥相比，可取消氣動(dòng)線以
及任選地甚至取消所使用的低壓儲(chǔ)氣室。
本發(fā)明一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，將動(dòng)力總成系統(tǒng)用于混合動(dòng)
力汽車，作為單軸并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)(Einwellen-Parallelhybrid ) 運(yùn)作。其中，內(nèi)燃機(jī)與一個(gè)既作發(fā)電機(jī)又作馬達(dá)的單獨(dú)的電機(jī)布置在 一個(gè)共同的軸上，用于驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車。內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)之間設(shè)置相 應(yīng)離合器，從而可選地可從電機(jī)和/或從內(nèi)燃機(jī)輸出預(yù)定力矩到動(dòng)力總 成系統(tǒng)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車至少一個(gè)車輪。
根據(jù)本發(fā)明，在催化器溫度低于極限溫度時(shí)，特別設(shè)定使用壓縮 機(jī)作為二次進(jìn)氣泵，由此，通過送入二次空氣，催化器迅速升溫，達(dá)
到最佳工作溫度。為了儲(chǔ)存電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作而產(chǎn)生的電能，還可 僅設(shè)定這樣的應(yīng)用在電池一如高壓電池一的充電水平(S0C)低于某 一閾值，且因此必需對(duì)電池充電時(shí)；否則，所產(chǎn)生的電能必須引開至 他用。例如，按本發(fā)明，設(shè)定在混合動(dòng)力汽車較長(zhǎng)停車后的起動(dòng)過程 中的應(yīng)用。


現(xiàn)在根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。此唯一附圖顯示本發(fā)明 一種特別 優(yōu)選的實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式
圖中顯示汽車內(nèi)燃機(jī)1的空氣系統(tǒng)2。原始空氣經(jīng)過空氣系統(tǒng)中 的空氣濾清器3進(jìn)入空氣系統(tǒng)。在空氣濾清器3的下游，布置有一個(gè) 節(jié)氣門4。節(jié)氣門4的下游設(shè)置一個(gè)壓縮機(jī)5。壓縮機(jī)5對(duì)通過節(jié)氣門 4的氣體進(jìn)行增壓。壓縮機(jī)5后面布置有具有兩個(gè)相連的增壓空氣冷 卻器6a，6b的空氣管6,用于供至內(nèi)燃機(jī)的兩個(gè)汽缸底座(Zylinder-ba nken) lla，llb。壓縮機(jī)5因此給內(nèi)燃機(jī)1進(jìn)氣側(cè)提供空氣，其中 在壓縮機(jī)5和內(nèi)燃機(jī)1進(jìn)氣側(cè)之間的空氣管6中沒有閥。當(dāng)壓縮機(jī)5 由內(nèi)燃機(jī)1通過鏈傳動(dòng)或者皮帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，為了通過壓縮機(jī)5精確地調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量流量，還安裝一個(gè)壓縮機(jī)-調(diào)節(jié)閥25;該調(diào)節(jié)閥在使 用電驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)5時(shí)可以取消。
在空氣管6中還設(shè)置有一個(gè)支管7,通過該支管7，壓縮機(jī)5下游 的空氣系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)l排氣側(cè)21a，21b連接。另外，設(shè)置有一段軟管 制的二次空氣管20，其將支管7與兩個(gè)二次空氣岡2h，22b連接。設(shè) 置二次空氣閥22a，22b，旨在用于控制內(nèi)燃機(jī)1各排氣側(cè)21a,21b的 新鮮空氣量。此外，還設(shè)有閥23,例如轉(zhuǎn)流閥(Schubumluftventil ), 以根據(jù)需要打開和關(guān)閉二次空氣管20 ，從而將二次空氣鼓入內(nèi)燃機(jī)1 排氣側(cè)21a，21b。此外，還設(shè)置有一個(gè)節(jié)流閥24，以影響二次空氣管 20中的空氣質(zhì)量流量。通過節(jié)流閥24，例如可在二次空氣管20大截 面處預(yù)先設(shè)定一個(gè)恒定壓力。
因此，在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，對(duì)于帶有一個(gè)由內(nèi)燃 機(jī)1通過鏈傳動(dòng)或皮帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)5的內(nèi)燃機(jī)1，通過從其常 規(guī)的空氣系統(tǒng)中，省去二次進(jìn)氣泵這種唯一的改變，產(chǎn)生了這樣的設(shè) 置即具有一個(gè)相應(yīng)的支管7,以及帶有閥23及節(jié)流閥24的二次空 氣管20。此外，軟管制的二次空氣管20還可以靈活地依據(jù)預(yù)先確定 的結(jié)構(gòu)空間從空氣系統(tǒng)導(dǎo)引至內(nèi)燃機(jī)1排氣側(cè)。特別是，二次空氣管 20也可部分地制成管。在各種情況下，都僅僅是取消了一個(gè)不再需要 的二次進(jìn)氣泵，它原本通過空氣濾清器3與節(jié)氣門4之間的出口供給 空氣。
二次空氣閥22a，22b和閥23在該實(shí)施方案中設(shè)計(jì)為氣動(dòng)閥，其通 過一個(gè)低壓儲(chǔ)氣室29供給壓力。為控制之需，使用一個(gè)電動(dòng)控制閥 28,其與相應(yīng)的控制單元電連接。或者，當(dāng)閥23和二次空氣閥"a， 22b 設(shè)計(jì)為電動(dòng)閥時(shí)，可以取消控制閥28和低壓儲(chǔ)氣室29。
權(quán)利要求
1.汽車的動(dòng)力總成系統(tǒng)，具有一個(gè)通過一個(gè)壓縮機(jī)(5)進(jìn)氣的內(nèi)燃機(jī)(1)，以對(duì)動(dòng)力總成系統(tǒng)提供預(yù)定力矩，其中，內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣側(cè)經(jīng)空氣管(6)與壓縮機(jī)連接，并且其中，空氣管(6)有一個(gè)支管(7)，用于二次空氣管(20)，用于在催化器上游的內(nèi)燃機(jī)排氣側(cè)(21a，21b)送入二次空氣，其特征在于，所述空氣管沒有閥裝置；動(dòng)力總成系統(tǒng)包括至少一個(gè)可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電機(jī)；并且，還設(shè)有一個(gè)控制單元，其構(gòu)造成為使得壓縮機(jī)作為二次進(jìn)氣泵運(yùn)行時(shí)內(nèi)燃機(jī)的剩余力矩通過電機(jī)的發(fā)電機(jī)運(yùn)行而平衡掉，所述內(nèi)燃機(jī)的剩余力矩源于所述送入二次空氣而產(chǎn)生的增壓壓力。
2. 如權(quán)利要求1的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述壓縮機(jī)為氣體壓縮機(jī)。
3. 如權(quán)利要求1的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述壓縮機(jī)為廢氣渦輪增 壓器。
4. 如前述權(quán)利要求之一的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述二次空氣管至 少部分設(shè)置為軟管連接。
5. 如前述權(quán)利要求之一的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述二次空氣管具 有一個(gè)閥(23)。
6. 如權(quán)利要求1-5之一的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述閥和/或二次 空氣閥(22a， 22b)可通過一個(gè)電動(dòng)控制閥(28)氣動(dòng)觸發(fā)。
7. 如權(quán)利要求1-5之一的動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中所述閥和/或二次 空氣閥(22a，22b)可電動(dòng)觸發(fā)。
8. 如前述權(quán)利要求之一的動(dòng)力總成系統(tǒng)，該動(dòng)力總成系統(tǒng)構(gòu)成單 軸并聯(lián)式混合動(dòng)力總成系統(tǒng)，其中， 一個(gè)內(nèi)燃機(jī)和一個(gè)電機(jī)布置在一 個(gè)共同的軸上。
9. 在包括一個(gè)通過一個(gè)壓縮機(jī)進(jìn)氣的內(nèi)燃機(jī)和至少一個(gè)可作為 發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電機(jī)的混合動(dòng)力汽車中送入二次空氣的方法，其中至少 內(nèi)燃機(jī)能對(duì)至少一個(gè)汽車車輪提供的預(yù)定力矩，其中內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣側(cè)經(jīng) 由無(wú)閥的空氣管連接到壓縮機(jī)，該空氣管具有一個(gè)用于二次空氣管的 支管，用于在催化器上游的內(nèi)燃機(jī)排氣側(cè)送入二次空氣，并且其中使 得壓縮機(jī)作為二次進(jìn)氣泵運(yùn)行時(shí)內(nèi)燃機(jī)的剩余力矩通過電機(jī)的發(fā)電機(jī)運(yùn)行而平衡掉，所述內(nèi)燃機(jī)的剩余力矩源于所述送入二次空氣而產(chǎn)生的增壓壓力。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中該方法至少可在催化器溫度低于 一個(gè)極限溫度時(shí)實(shí)施。
全文摘要
汽車的動(dòng)力總成系統(tǒng)，具有一個(gè)通過壓縮機(jī)(5)進(jìn)氣的內(nèi)燃機(jī)(1)，以對(duì)動(dòng)力總成系統(tǒng)提供預(yù)定力矩，其中，內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣側(cè)經(jīng)空氣管(6)與壓縮機(jī)連接，且其中，空氣管(6)有一個(gè)支管(7)，用于二次空氣管(20)，用于在催化器上游的內(nèi)燃機(jī)排氣側(cè)(21a，21b)送入二次空氣，其特征在于，所述空氣管沒有閥裝置；動(dòng)力總成系統(tǒng)包括至少一個(gè)可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電機(jī)；并且，還設(shè)有一個(gè)控制單元，其構(gòu)造成為使得壓縮機(jī)作為二次進(jìn)氣泵運(yùn)行時(shí)內(nèi)燃機(jī)的剩余力矩通過電機(jī)的發(fā)電機(jī)運(yùn)行(Generatorbetrieb)而平衡掉，所述內(nèi)燃機(jī)的剩余力矩源于所述送入二次空氣而產(chǎn)生的增壓壓力。
文檔編號(hào)F02B33/00GK101644183SQ20091013754
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者K·達(dá)姆斯, S·維斯, T·勞納 申請(qǐng)人:F.波爾希名譽(yù)工學(xué)博士公司